PLC14_1C基础知识课件

1、 Date: 10/24/2021 Page: 1 第一章 PLC基础知识可编程控制器原理及应用严 东 松暨南大学电气所 Date: 10/24/2021 Page: 2 第一章 PLC基础知识第第一一章章 PLCPLC基础知识基础知识基本内容：基本内容： PLCPLC简介、基本功能、特点、应用范围、工作方式。简介、基本功能、特点、应用范围、工作方式。难点：难点： 工作方式、扫描时间。工作方式、扫描时间。 重点：重点： 定义、基本功能、工作方式。定义、基本功能、工作方式。 Date: 10/24/2021 Page: 3 第一章 PLC基础知识第一节第一节 PLCPLC基础知识基础知识一、一、

2、 PLCPLC的产生与历史的产生与历史二、二、 可编程控制器的定义可编程控制器的定义三、三、 PLCPLC的现状及发展趋势的现状及发展趋势四、四、PLCPLC的特点的特点五五 、PLCPLC的基本功能的基本功能六、六、 PLCPLC与其他工业控制系统的比较与其他工业控制系统的比较 Date: 10/24/2021 Page: 4 第一章 PLC基础知识一、可编程控制器的产生n世界上第一台世界上第一台PLCPLC 在可编程序控制器问世以前，工业控制领域中是以继电器控制占主导地位的。对生产工艺多变的系统适应性差，一旦生产任务和工艺发生变化，就必须重新设计，并改变硬件结构。 美国最大的汽车制造商通用

3、汽车公司美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GMGM）的烦恼）的烦恼 ：汽车型号的不断翻新汽车型号的不断翻新 重新设计和重新接线的工作繁重重新设计和重新接线的工作繁重 Date: 10/24/2021 Page: 5 第一章 PLC基础知识改型汽车层出不穷改型汽车层出不穷 Date: 10/24/2021 Page: 6 第一章 PLC基础知识一、可编程控制器的产生 1968年，美国通用汽车公司(GM公司)为了在每次汽车改型或改变工艺流程时不改动原有继电器柜内的接线，降低成本，缩短开发周期，而提出了研制新型逻辑顺序控制装置，并提出了10项招标技术指标。其主要内容如下： 这十项招标指标奠定了可编程

4、控制器最基本的功这十项招标指标奠定了可编程控制器最基本的功能要求能要求 Date: 10/24/2021 Page: 7 第一章 PLC基础知识GM十条 1.编程简单，可在现场方便地编辑及修改程序； 2.价格便宜，其性能价格比要高于继电器控制系统； 3.体积要明显小于继电器控制柜； 4.可靠性要明显高于继电器控制系统； 5.具有数据通信功能； 6.输入可以是AC115V。 7.输出为AC115V，2A以上。 8.硬件维护方便，最好是插件式结构。 9.扩展时，原有系统只需做很小改动。 10.用户程序存储器容量至少可以扩展到4K。 Date: 10/24/2021 Page: 8 第一章 PLC基

5、础知识 一九六九年，美国数字设备公司(DEC)根据上述要求研制出世界上第一台可编程控制器，型号为PDP-14，并在GM公司的汽车生产线上首次应用成功，取得了显著的经济效益。当时人们把它称为可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称)。 Date: 10/24/2021 Page: 9 第一章 PLC基础知识1.1 1.1 可编程控制器的产生可编程控制器的产生 Date: 10/24/2021 Page: 10 第一章 PLC基础知识 这种新型的工业控制装置以其简单易懂、操作这种新型的工业控制装置以其简单易懂、操作方便、可靠性高、体积小、适于在工业化的环

6、境方便、可靠性高、体积小、适于在工业化的环境下运行、使用寿命长等一系列优点，迅速地在各下运行、使用寿命长等一系列优点，迅速地在各工业领域被广泛使用。工业领域被广泛使用。可编程控制器的产生可编程控制器的产生 Date: 10/24/2021 Page: 11 第一章 PLC基础知识 可编程控制器这一新技术的出现，受到国内外工程技术界的极大关注，纷纷投入力量研制。第一个把商品化的是美国的哥德公司(GOULD)，时间也是 1969年，型号为084。 1971年，日本从美国引进了这项新技术，研制出日本第一台可编程控制器DSC-8。 19731974年，德国和法国也都相继研制出自己的可编程控制器，德国西

7、门子公司(SIEMENS)于1973年研制出欧洲第一台 ， 型号为 SIMATIC S4。 我国从1974年开始研制，1977年开始工业应用。 Date: 10/24/2021 Page: 12 第一章 PLC基础知识n 近年来近年来PLCPLC发展迅速发展迅速 PLCPLC集三电（电控、电仪、电传）为一体、性能价格集三电（电控、电仪、电传）为一体、性能价格比高、高可靠性的特点，比高、高可靠性的特点，已成为自动化工程的核心设备。已成为自动化工程的核心设备。 PLCPLC成为具备计算机功能的一种通用工业控制装置，其使成为具备计算机功能的一种通用工业控制装置，其使用量高居首位。用量高居首位。 PL

8、CPLC成为现代工业自动化的三大技术支柱（成为现代工业自动化的三大技术支柱（PLCPLC、机器、机器人、人、CAD/CAMCAD/CAM）之一。之一。 Date: 10/24/2021 Page: 13 第一章 PLC基础知识n 定义：定义： 国际电工委员会（国际电工委员会（IECIEC）于于19871987年颁布了可编程控制器年颁布了可编程控制器标准草案第三稿。在草案中对可编程控制器定义如下：标准草案第三稿。在草案中对可编程控制器定义如下： “可编程控制器是一种可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统数字运算操作的电子系统，专为专为在工业环境下应用而设计在工业环境下应用而设计。它采用可编程序

9、的存储器，用来。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计功能的原则设计”。二、二、 可编程控制器的定义可编程控制器的定义 Date: 10/24/2021 Page: 14 第一章

10、PLC基础知识 该定义强调了可编程控制器是“数字运算操作的电子系统”，它是一种计算机，它是“专为工业环境下应用而设计”的工业控制计算机 虽然可编程控制器的简称为，但它与近年来人们熟知的个人计算机 (Personal Computer，也简称为) 是完全不同的概念。为加以区别，国内外很多杂志以及在工业现场的工程技术人员，仍然把可编程控制器称为。为了照顾到这种习惯，在后续章节的介绍中，仍称可编程控制器为。PC、PLC、个人计算机、工业、个人计算机、工业PC的区别？的区别？ Date: 10/24/2021 Page: 15 第一章 PLC基础知识 （1）按 IO点数分类 IO点数小于 32为微型P

11、LC； IO点数在32128为微小型PLC； IO点数在128256为小型PLC； IO点九在2561024为中型PLC； IO点数大于1024为大型PLC； IO点数在4000以上为超大型PLC。 以上划分不包括模拟量I0点数，且划分界限不是固定不变的。 Date: 10/24/2021 Page: 16 第一章 PLC基础知识2.5 2.5 可编程序控制器分类可编程序控制器分类1.1.按结构形式分类按结构形式分类 整体式整体式PLCPLC：整体式是将整体式是将PLCPLC的的CPUCPU、存储器、存储器、I/OI/O单元、单元、电源等安装在同一机体内，构成主机，另外还有电源等安装在同一机体

12、内，构成主机，另外还有I/OI/O扩展单元扩展单元配合主机使用，用以扩展配合主机使用，用以扩展I/OI/O点数。整体式点数。整体式PLCPLC的特点是结构的特点是结构紧凑、体积小、成本低、安装方便，但输入输出点数固定，紧凑、体积小、成本低、安装方便，但输入输出点数固定，灵活性较低，小型灵活性较低，小型PLCPLC多采用这种结构。多采用这种结构。 Date: 10/24/2021 Page: 17 第一章 PLC基础知识 Date: 10/24/2021 Page: 18 第一章 PLC基础知识 组合式组合式PLCPLC：组合式组合式PLCPLC是由一些标准模块单元组成，采是由一些标准模块单元组

13、成，采用总线结构，不同功能的模块（如用总线结构，不同功能的模块（如CPUCPU模块、输入模块、输出模块、输入模块、输出模块、电源模块等）模块、电源模块等）通过总线连接起来。通过总线连接起来。 组合式组合式PLCPLC的特点是可以根据功能需要灵活配置，构成具的特点是可以根据功能需要灵活配置，构成具有不同功能和不同控制规模的有不同功能和不同控制规模的PLCPLC，多用于大型和中型，多用于大型和中型PLCPLC。 Date: 10/24/2021 Page: 19 第一章 PLC基础知识组合式PLC Date: 10/24/2021 Page: 20 第一章 PLC基础知识 Date: 10/24/

14、2021 Page: 21 第一章 PLC基础知识电源模块CPU模块IO模块底 板模块式 Date: 10/24/2021 Page: 22 第一章 PLC基础知识模块式结构模块式结构PLCPLC的结构的结构 电源单元DIN导轨 CPU单元 Date: 10/24/2021 Page: 23 第一章 PLC基础知识 3 3）叠装式）叠装式PLC PLC 还有一些还有一些PLCPLC将整体式和模块式的特点结合起来。将整体式和模块式的特点结合起来。 叠装式叠装式PLCPLC其其CPUCPU、电源、电源、I/OI/O接口等也是各自独立的模块，接口等也是各自独立的模块，但它们之间是但它们之间是靠电缆靠

15、电缆进行联接，并且各模块可以进行联接，并且各模块可以一层层地叠一层层地叠装。装。这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。 Date: 10/24/2021 Page: 24 第一章 PLC基础知识2.2.按控制规模分类按控制规模分类输入输出的总路数，又称为输入输出的总路数，又称为I/OI/O点数，是表征点数，是表征PLCPLC控制控制规模的重要参数。因此，按控制规模对规模的重要参数。因此，按控制规模对PLCPLC分类时，分类时，可分为：可分为：1.1.小型小型PLCPLC：I/OI/O点数较少，在点数较少，在256256点以下的点以下的PLC

16、PLC。2.2.中型中型PLCPLC：I/OI/O点数较多，在点数较多，在256256点以上、点以上、20482048点以点以下的下的PLCPLC。3.3.大型大型PLCPLC：I/OI/O点数较多，在点数较多，在20482048点以上的点以上的PLCPLC。但大中小型但大中小型PLCPLC的划分并无严格的界限，的划分并无严格的界限，PLCPLC的的I/OI/O点点数可以依据需要灵活配置。数可以依据需要灵活配置。微型机微型机-控制点数在在64点以下，内存容量为点以下，内存容量为256B1KB。超大型机超大型机-控制点数可达上万、甚至于几万点 Date: 10/24/2021 Page: 25

17、第一章 PLC基础知识1 1）微型机）微型机OMRON公司的公司的SP系列系列 Date: 10/24/2021 Page: 26 第一章 PLC基础知识2 2）小型机）小型机OMRON公司的公司的CPM1A、CQM系列系列松下公司的松下公司的FP1系列系列 Date: 10/24/2021 Page: 27 第一章 PLC基础知识3 3）中型机）中型机OMRON公司的公司的C200H西门子公司的西门子公司的S7-300 Date: 10/24/2021 Page: 28 第一章 PLC基础知识4 4）大型机）大型机OMRON公司的公司的C1000H松下公司的松下公司的FP3COMRON公司的

18、公司的2000H Date: 10/24/2021 Page: 29 第一章 PLC基础知识COMRONCOMRON公司的公司的2000H2000H Date: 10/24/2021 Page: 30 第一章 PLC基础知识5 5）超大型机）超大型机 美国美国GEGE公司的公司的90709070机，其点数可达机，其点数可达2400024000点，另外还点，另外还有有80008000路的模拟量。路的模拟量。 Date: 10/24/2021 Page: 31 第一章 PLC基础知识 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量

19、模拟量输入输出、算术运算、数据传送等基本功能，还可有少量模拟量输入输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机系统控制的单机系统 具有低档具有低档PLCPLC功能外，具有较强的模拟量输入功能外，具有较强的模拟量输入/ /输出、输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/OI/O、子程序、通信子程序、通信联网等功能。有些还增设中断、联网等功能。有些还增设中断、PIDPID控制等功能控制等功能 具有中档机功能外，增加带符号算术运算、矩阵运具有中档机

20、功能外，增加带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数运算、制表及算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数运算、制表及表格传送等。高档表格传送等。高档PLCPLC机具有更强的通信联网功能，可用于大规机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。 3 3、PLCPLC的分类（按功能分类）的分类（按功能分类） Date: 10/24/2021 Page: 32 第一章 PLC基础知识 GE-FANAC公司 日本三菱公司 日本松下电工公司 日本日立公司 日本东芝公司 日本富士公司

21、德国西门子(SIEMENS)公司S5系列、S7系列日本OMRON公司的C系列。日本三菱(MITSUBISHI)公司的FX系列。日本松下(PANASONIC)公司的FP系列。美国ROCKWELL公司法国施耐德（SCHNEIDER）公司的TWIDO系列。美国通用电气(GE)公司的GE-FANUC系列。美国A-B公司的-5系列。 Date: 10/24/2021 Page: 33 第一章 PLC基础知识三、三、PC有何独特之处？有何独特之处？灵活、通用灵活、通用 -PC是通过存储在存储器中的程序实现控制功能的，如果控制功能需要改变的话，只需要修改程序以及改动极少量的接线即可。 可靠性高、抗干扰能力强

22、可靠性高、抗干扰能力强 平均无故障时间一般可达平均无故障时间一般可达35万小时万小时-PC采用的是微电子技术，大量的开关动作是由无触点的半导体电路来完成的，因此不会出现继电器控制系统中的接线老化、脱焊、触点电弧等现象。 -PC还采取了以下主要措施来提高其可靠性。1)硬件措施：对电源变压器、CPU、编程器等主要部件，均采用严格措施进行屏蔽，以防外界干扰； 2)软件措施监控程序定期地监测外界环境；死循环报警；停电时利用后备电池供电。 “专为适应恶劣的工业环境而设计的计算机专为适应恶劣的工业环境而设计的计算机”编程简单、使用方便编程简单、使用方便 -用微机实现控制，使用的是汇编语言，难于掌握，要求使

23、用者具有一定水平的计算机硬件和软件知识。而PC采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程，容易掌握 。接线简单接线简单功能强功能强 体积小体积小,重量轻重量轻,易于实现机电一体化易于实现机电一体化 Date: 10/24/2021 Page: 34 第一章 PLC基础知识三 可编程控制器的特点 可编程控制器的种类虽然千差万别，但为了在工业环境中使用，它们都有许多共同的特点： 1抗干扰能力强，可靠性极高 工业生产对电气控制设备的可靠性的要求是非常高的，它应具有很强的抗干扰能力，能在很恶劣的环境下(如温度高、湿度大、金属粉尘多、距离高压设备近、有较强的高频电磁干扰等)长期连续可靠的工作，平均无故

24、障时间(MTBF)长，故障修复时间短。而PLC是专为工业控制设计的，能适应工业现场的恶劣环境。可以说， 没有任何一种工业控制设备能够达到可编程控制器的可靠性。 Date: 10/24/2021 Page: 35 第一章 PLC基础知识 在硬件方面，主要是采用隔离和滤波技术。 PLC的输入和输出电路一般都用光电耦合器传递信号，作到电浮空，使CPU与外部电路完全切断了电的联系，有效地抑制了外部干扰对PLC的影响。 还加上了数字滤波，以消除和抑制高频干扰信号， 也削弱了各种模板之间的相互干扰。 用集成电压调整器对微处理器的5伏电源进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。 在PLC内部还

25、采用了电磁屏蔽措施，对电源变压器、CPU、存储器、编程器等主要部件采用导电、 导磁良好的材料进行屏蔽，以防外界干扰。 Date: 10/24/2021 Page: 36 第一章 PLC基础知识 在软件方面，PLC也采取了很多特殊措施，设置了警戒时钟WDT(Watching Dog Timer)，系统运行时对WDT定时刷新，一旦程序出现死循环，使之能立即跳出，重新起动并发出报警信号。 还设置了故障检测及诊断程序，用以检测系统硬件是否正常，用户程序是否正确，便于自动地做出相应的处理，如报警、封锁输出、保护数据等。 当PLC检测到故障时，立即将现场信息存入存储器，由系统软件配合对存储器进行封闭，禁止

26、对存储器的任何操作，以防存储信息被破坏。 这些有效的措施，保证了可编程控制器的高可靠性。 Date: 10/24/2021 Page: 37 第一章 PLC基础知识2 编程简单方便 它采用易于理解和掌握的梯形图语言，以及面向工业控制的简单指令。这种梯形图语言既继承了传统继电器控制线路的表达形式(如线圈、接点、常开、常闭)，又考虑到工业企业中的电气技术人员的读图习惯和微机应用水平。 因此，梯形图语言对于企业中熟悉继电器控制线路图的电气工程技术人员是非常亲切的，它形象、直观，简单、易学，尤其是对于小型PLC而言，几乎不需要专门的计算机知识，只要进行短暂几天甚至几小时的培训，就能基本掌握编程方法。因

27、此，无论是在生产线的设计中，还是在传统设备的改造中，电气工程技术人员都特别欢迎和愿意使用PLC。 除了梯形图语言以外，PLC还可以采用其他形式的编程语言， 如STL（语句表）语言，功能块图（FBD），顺序功能图（SFC）以及高级语言进行编程。 Date: 10/24/2021 Page: 38 第一章 PLC基础知识3使用方便 虽然PLC种类繁多，由于其产品的系列化和模板化，并且配有品种齐全的各种软件，用户可灵活组合成各种规模和要求不同的控制系统，用户在硬件设计方面，只是确定PLC的硬件配置和通道的外部接线。在PLC构成的控制系统中，只需在PLC的端子上接入相应的输入、输出信号即可，不需要诸如

28、继电器之类的固体 电子器件和大量繁杂的硬接线电路。在生产工艺流程改变，或生产线设备更新、 或系统控制要求改变，需要变更控制系统的功能时，一般不必改变或很少改变通道的外部接线，只要改变存储器中的控制程序即可，这在传统的继电器控制时是很难想象的。PLC的输入、输出端子可直接与交流220V、直流24V等强电相连，并有较强的带负载能力。 在PLC运行过程中，在PLC的面板上(或显示器上)可以显示生产过程中用户感兴趣的各种状态和数据，使操作人员做到心中有数，即使在出现故障甚至发生事故时，也能及时处理。 Date: 10/24/2021 Page: 39 第一章 PLC基础知识4维护方便 PLC的控制程序

29、可通过编程器输入到PLC的用户程序存储器中。编程器不仅能对PLC控制程序进行写入、读出、检测、修改，还能对PLC的工作进行监控，使得PLC的操作及维护都很方便。PLC还具有很强的自诊断能力，能随时检查出自身的故障，并显示给操作人员，如通道的状态、RAM的后备电池的状态、数据通信的异常、PLC内部电路的异常等信息。正是通过PLC的这种完善的诊断和显示能力，当PLC机或外部的输入装置及执行机构发生故障时，使操作人员能迅速检查、判断故障原因，确定故障位置，以便采取迅速有效的措施。如果是PLC本身故障，在维修时只需要更换插入式模板或其它易损件即可，既方便又减少了影响生产的时间。 有人曾预言，将来自动化

30、工厂的电气工人，将一手拿着螺丝刀，一手拿着编程器。这也是可编程控制器得以迅速发展和广泛应用的重要因素之一。 Date: 10/24/2021 Page: 40 第一章 PLC基础知识5设计、施工、调试周期短 用可编程控制器完成一项控制工程时，由于其硬、软件齐全，设计和施工可同时进行。由于用软件编程取代了继电器硬接线实现控制功能，使得控制柜的设计及安装接线工作量大为减少，缩短了施工周期。 同时，由于用户程序大都可以在实验室模拟调试，模拟调试好后再将PLC控制系统在生产现场进行联机统调，使得调试方便、快速、安全，因此大大缩短了设计和投运周期。 Date: 10/24/2021 Page: 41 第

31、一章 PLC基础知识 6易于实现机电一体化 因为可编程控制器的结构紧凑，体积小，重量轻，可靠性高，抗振防潮和耐热能力强，使之易于安装在机器设备内部，制造出机电一体化产品。 随着集成电路制造水平的不断提高，可编程控制器体积将进一步缩小，而功能却进一步增强，与机械设备有机的结合起来，在CNC和机器人的应用中必将更加普遍，以PLC 作为控制器的CNC设备和机器人装置将成为典型的机电一体化的产品。 Date: 10/24/2021 Page: 42 第一章 PLC基础知识二、可编程控制器的与继电器逻辑控制系统的比较 在可编程控制器出现以前，继电器硬接线电路是逻辑控制、顺序控制的唯一执行者，它结构简单，

32、价格低廉，一直被广泛应用。但它与PLC控制相比有许多缺点. Date: 10/24/2021 Page: 43 第一章 PLC基础知识 主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的：如专用总线、专家通信网络及协议，I/O模板不通用，甚至连机柜、电源模板亦各不相同。 编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语言结构均不一致，因此各公司的 PLC互不兼容。 SIEMENS等公司已经开发出以个人计算机为基础，在Windows平台下，结合IEC11313国际标准的新一代开放体系结构的PLC。 Date: 10/24/2021 Page: 44 第一章 PLC基础知识二、可编程控制器的与继电器逻辑控制

33、系统的比较 在可编程控制器出现以前，继电器硬接线电路是逻辑控制、顺序控制的唯一执行者，它结构简单，价格低廉，一直被广泛应用。但它与PLC控制相比有许多缺点. Date: 10/24/2021 Page: 45 第一章 PLC基础知识比较项目比较项目 继电器逻辑继电器逻辑继电器逻辑 可编程控制器可编程控制器可编程控制器控制逻辑控制逻辑 接线逻辑接线逻辑,体积大体积大,接线复杂，修接线复杂，修改困难改困难存储逻辑存储逻辑,体积小、连线少体积小、连线少,控制灵活，控制灵活，易于扩展易于扩展控制速度控制速度通过触点的开闭实现控制作用。通过触点的开闭实现控制作用。动作速度为几十毫秒，易出现动作速度为几十

34、毫秒，易出现触点抖动触点抖动由半导体电路实现控制作用由半导体电路实现控制作用,每条指每条指令执行时间在微秒级令执行时间在微秒级,不会出现触点不会出现触点抖动抖动限时控制限时控制由时间继电器实现，精度差，由时间继电器实现，精度差，易受环境、温度影响易受环境、温度影响用半导体集成电路实现用半导体集成电路实现,精度高，时精度高，时间设置方便，不受环境、温度影响间设置方便，不受环境、温度影响触点数量触点数量对，易磨损对，易磨损任意多个，永不磨损任意多个，永不磨损工作方式工作方式并行工作并行工作串行循环扫描串行循环扫描设计与施工设计与施工设计、施工、调试必须顺序进设计、施工、调试必须顺序进行，周期长，修

35、改困难行，周期长，修改困难在系统设计后，现场施工与程序设计可在系统设计后，现场施工与程序设计可同时进行同时进行, 周期短，调试、修改方便周期短，调试、修改方便可靠性与可靠性与可维护性可维护性寿命短寿命短 可靠性与可维护性差可靠性与可维护性差寿命长，可靠性高，有自诊断功能，寿命长，可靠性高，有自诊断功能，易于维护易于维护价价 格格使用机械开关、继电器及接触使用机械开关、继电器及接触器等，价格便宜器等，价格便宜使用大规模集成电路，初期投资较使用大规模集成电路，初期投资较高高 Date: 10/24/2021 Page: 46 第一章 PLC基础知识PLC与微型计算机的比较 比较项目比较项目可编程控

36、制器可编程控制器微型计算机微型计算机应用范围应用范围工业控制工业控制科学计算、数据处理、通信等科学计算、数据处理、通信等使用环境使用环境工业现场工业现场具有一定温度、湿度的机房具有一定温度、湿度的机房输入输出输入输出控制强电设备控制强电设备,有光电隔离有光电隔离,有大量有大量的口的口与主机采用微电联系与主机采用微电联系,没有光电隔没有光电隔离离,没有专用的口没有专用的口程序设计程序设计一般为梯形图语言，易于学习和一般为梯形图语言，易于学习和掌握掌握程序语言丰富，程序语言丰富， 需专门计算机的硬件和软件知识需专门计算机的硬件和软件知识系统功能系统功能自诊断、监控等自诊断、监控等配有较强的操作系统

37、配有较强的操作系统工作方式工作方式循环扫描方式及中断方式循环扫描方式及中断方式中断方式中断方式可靠性可靠性极高，抗干扰能力强，长期运行极高，抗干扰能力强，长期运行抗干扰能力差抗干扰能力差,不能长期运行不能长期运行体积与结构体积与结构结构紧凑结构紧凑,体积小体积小外壳坚固，密封外壳坚固，密封结构松散，体积大，密封性差结构松散，体积大，密封性差键盘大，显示器大键盘大，显示器大 Date: 10/24/2021 Page: 47 第一章 PLC基础知识六、六、PLCPLC与其他工业控制系统的比较与其他工业控制系统的比较 PLC与继电器控制系统比较与继电器控制系统比较 继电器控制采用硬接线方式装配而继

38、电器控制采用硬接线方式装配而成，只能完成既定的功能。成，只能完成既定的功能。PLC控制只要改变程序并改动少量控制只要改变程序并改动少量的接线端子，就可适应生产工艺的的接线端子，就可适应生产工艺的改变。改变。从适应性、可靠性及设计、安装、从适应性、可靠性及设计、安装、维护等各方面进行比较。传统的继维护等各方面进行比较。传统的继电器控制大多数将被电器控制大多数将被PLC所取代。所取代。 与工业计算机比较与工业计算机比较工业控制机控制要求开发人员具有工业控制机控制要求开发人员具有较高的计算机专业知识和微机软件较高的计算机专业知识和微机软件编程的能力。编程的能力。PLC采用了采用面向控制过程、面采用了

39、采用面向控制过程、面向问题的向问题的“自然语言自然语言”进行编程，进行编程，使不熟悉计算机的人也能很快掌握使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用使用 ，便于推广应用。，便于推广应用。PLC是专为工业现场应用而设计的，是专为工业现场应用而设计的，具有更高的可靠性。具有更高的可靠性。在模型复杂、计算量大且较难、实在模型复杂、计算量大且较难、实时性要求较高的环境中，工业控制时性要求较高的环境中，工业控制机则更能发挥其专长。机则更能发挥其专长。 Date: 10/24/2021 Page: 48 第一章 PLC基础知识3可编程控制器与工业控制计算机（IPC）的比较 可编程控制器与工业控制计算机(简称工控机

40、)都是用来进行工业控制，但是工控机与PLC相比，仍有一些不同： Date: 10/24/2021 Page: 49 第一章 PLC基础知识 硬件方面 工控机是由通用微型计算机推广应用发展起来的，通常由微型计算机生产厂家开发生产，在硬件方面具有标准化总线结构，各种机型间兼容性强。 而PLC则是针对工业顺序控制，由电气控制厂家研制发展起来的，其硬件结构专用，各个厂家产品不通用，标准化程度较差。 但是PLC的信号采集和控制输出的功率强，可不必再加信号变换和功率驱动环节，而直接和现场的测量信号及执行机构对接；在结构上，PLC采取整体密封模板组合形式；在工艺上，对印刷板、插座、机架都有严密的处理；在电路

41、上，又有一系列的抗干扰措施。因此，PLC的可靠性更能满足工业现场环境下的要求。 Date: 10/24/2021 Page: 50 第一章 PLC基础知识软件方面 工控机可借用通用微型计算机丰富的软件资源，对算法复杂，实时性强的控制任务能较好的适应。 PLC在顺序控制的基础上，增加了PID等控制算法，它的编程采用梯形图语言，易于被熟悉电气控制线路而不太熟悉微机软件的工厂电气技术人员所掌握。 但是，一些微型计算机的通用软件还不能直接在PLC上应用，还要经过二次开发。 任何一种控制设备都有自己最适合的应用领域。熟悉、了解PLC与通用微型计算机、集散控制系统、工业控制计算机的异同，将有助于根据控制任

42、务和应用环境来恰当地选用最合适的控制设备，最好的发挥其效用。 Date: 10/24/2021 Page: 51 第一章 PLC基础知识2可编程控制器应用范围 可编程控制器作为一种通用的工业控制器， 它可用于所有的工业领域。当前国内外已广泛地将可编程控制器成功的应用到机械、汽车、冶金、石油、 化工、轻工、纺织、交通、电力、电信、采矿、建材、食品、造纸、军工、 家电等各个领域，并且取得了相当可观的技术经济效益。 通过以上介绍，看到了可编程控制器应用的发展速度之快， 应用范围之广。控制技术代表了当今电气控制技术的世界先进水平，它已与CAD/CAM、工业机器人并列为工业自动化的三大支柱。 Date:

43、 10/24/2021 Page: 52 第一章 PLC基础知识PC的发展的发展 1向高速度、大存储容量方向发展向高速度、大存储容量方向发展CPU处理速度进一步加快处理速度进一步加快存储容量进一步扩大存储容量进一步扩大 2控制系统将分散化控制系统将分散化分散控制、集中管理的原则。分散控制、集中管理的原则。 3可靠性进一步提高可靠性进一步提高随着随着PC进入过程控制领域，对可靠性的要求进一进入过程控制领域，对可靠性的要求进一步提高。硬件冗余的容错技术将进一步应用。步提高。硬件冗余的容错技术将进一步应用。 4控制与管理功能一体化控制与管理功能一体化PC将广泛采用计算机信息处理技术、网络通信技将广泛

44、采用计算机信息处理技术、网络通信技术和图形显示技术，使术和图形显示技术，使PC系统的生产控制功能和系统的生产控制功能和信息管理功能融为一体。信息管理功能融为一体。 Date: 10/24/2021 Page: 53 第一章 PLC基础知识可编程控制器的主要功能 可编程控制器是采用微电子技术来完成各种控制功能的自动化设备，可以在现场的输入信号作用下，按照预先输入的程序，控制现场的执行机构，按照一定规律进行动作。其主要功能如下： Date: 10/24/2021 Page: 54 第一章 PLC基础知识五五、PLCPLC的基本功能的基本功能1 1 逻辑控制功能逻辑控制功能2 2 定时控制功能定时控

45、制功能3 3 计数控制功能计数控制功能4 4 步进控制功能步进控制功能5 5 数据处理功能数据处理功能6 6 回路控制功能回路控制功能7 7 通讯联网功能通讯联网功能8 8 监控功能监控功能9 9 停电记忆功能停电记忆功能10 10 故障诊断功能故障诊断功能 Date: 10/24/2021 Page: 55 第一章 PLC基础知识1 1 逻辑控制功能逻辑控制功能 逻辑控制功能是逻辑控制功能是PLCPLC最基本功能之一最基本功能之一, ,是是PLCPLC最基本最基本的的应用领域应用领域，可，可取代传统的继电取代传统的继电器控制系统器控制系统，实现，实现逻辑控制和顺序逻辑控制和顺序控制。控制。

46、在在单机控制、多机群控和自动生产线控单机控制、多机群控和自动生产线控制制方面都有很多成功的应用实例。方面都有很多成功的应用实例。 例如：例如：机床电气控制、起重机、皮带运机床电气控制、起重机、皮带运输机和包装机械的输机和包装机械的控制控制、注塑机、注塑机控制控制、电梯、电梯控制控制、饮料灌装、饮料灌装生产线生产线、家用电器、家用电器( (电视机、电视机、冰箱、洗衣机等冰箱、洗衣机等) )自动装配线控制自动装配线控制、汽车、汽车、化工、造纸、轧钢化工、造纸、轧钢自动生产线控制等。自动生产线控制等。 Date: 10/24/2021 Page: 56 第一章 PLC基础知识2 2 定时控制功能定时

47、控制功能 定时控制功能是定时控制功能是PLCPLC的的最基本功能之一最基本功能之一。 PLCPLC中有许多可中有许多可供用户使用供用户使用的的定时器定时器，功能类似于继电器，功能类似于继电器线路中的线路中的时间继电器。时间继电器。 定时器的定时器的设定值设定值( (定时时间定时时间) )可以在可以在编程时设定编程时设定，也可以，也可以在在运动过程中根据需要进行修改运动过程中根据需要进行修改，使用方便灵活。，使用方便灵活。 同时同时PLCPLC还提供了还提供了高精度高精度的的时钟脉冲时钟脉冲，用于，用于准确实时控制。准确实时控制。PLC为用户提供了一定数量的定时器，并设置了定时器指令，一般每个定

48、时器可为用户提供了一定数量的定时器，并设置了定时器指令，一般每个定时器可实现实现0.1秒秒999.9秒或秒或0.01秒秒99.99秒的定时控制，也可按一定方式进行定时时秒的定时控制，也可按一定方式进行定时时间的扩展。定时精度高，定时设定方便、灵活。间的扩展。定时精度高，定时设定方便、灵活。同时同时PLC还提供了高精度的时钟脉冲，用于准确的实时控制。还提供了高精度的时钟脉冲，用于准确的实时控制。 Date: 10/24/2021 Page: 57 第一章 PLC基础知识3 3 计数控制功能计数控制功能 计数控制功能是计数控制功能是PLCPLC的的最基本功能之一。最基本功能之一。 PLCPLC为用

49、户提供为用户提供许多计数器许多计数器，计数器，计数器计数到某一数值计数到某一数值时，产生一时，产生一个个状态信号状态信号( (计数值到计数值到) )，利用该状态信号，利用该状态信号实现对某个操作的计数控实现对某个操作的计数控制。制。 计数器的计数器的设定值设定值可以在可以在编程时设定编程时设定，也可以在运行过程中，也可以在运行过程中根据根据需要进行修改。需要进行修改。传感器传感器旋转编码器旋转编码器变频器等变频器等计数输入计数输入输入复位输入复位000000000100002 Date: 10/24/2021 Page: 58 第一章 PLC基础知识4、过程控制的模数和数模转换 可编程序控制器

50、可以接收温度、压力、流量等连续变化的模拟量，通过模拟量I/0模块，实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换和D/A转换，并对被控模拟量实行闭环PID（比例-积分-微分）控制。 Date: 10/24/2021 Page: 59 第一章 PLC基础知识5 5 数据处理功能数据处理功能 PLC PLC大部分都具有大部分都具有数据处理功能数据处理功能，可以实现，可以实现算术运算、数据比较、数据算术运算、数据比较、数据传送、数据移位、数制转换译码编码传送、数据移位、数制转换译码编码等操作。等操作。中、大型中、大型PLCPLC数据处理功能数据处理功能更更加齐全，可完成加齐全，

51、可完成开方、开方、PIDPID运算、浮点运算运算、浮点运算等操作，还可以等操作，还可以和和CRTCRT、打印机打印机相联，实现程序、数据的显示和打印。相联，实现程序、数据的显示和打印。 Date: 10/24/2021 Page: 60 第一章 PLC基础知识 6步进控制 PLC为用户提供了一定数量的移位寄存器，用移位寄存器可方便地完成步进控制功能。在一道工序完成之后，自动进行下一道工序。一个工作周期结束后，自动进入下一个工作周期。有些PLC还专门设有步进控制指令，使得步进控制更为方便。 Date: 10/24/2021 Page: 61 第一章 PLC基础知识7.通讯联网功能通讯联网功能 可

52、编程序控制器的通信包括主机与远程I/0之间的通信、多台可编程序控制器之间的通信、可编程序控制器和其他智能控制设备(如计算机、变频器)之间的通信。可编程序控制器与其他智能控制设备一起，可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。 Date: 10/24/2021 Page: 62 第一章 PLC基础知识8 8 监控功能监控功能 PLCPLC设置了较强的设置了较强的监控功能。监控功能。 利用利用编程器或监视器编程器或监视器，操作人员操作人员可以对可以对PLCPLC有关部分有关部分的的运行状态进行监视。运行状态进行监视。 利用利用编程器编程器，可以，可以调整调整定时器、计数器的设定值和当前定时器

53、、计数器的设定值和当前值，并可以值，并可以根据需要根据需要改变改变PLCPLC内部逻辑信号的状态及数据区内部逻辑信号的状态及数据区的数据内容，为的数据内容，为调整和维护调整和维护提供了极大的方便。提供了极大的方便。 Date: 10/24/2021 Page: 63 第一章 PLC基础知识9 9 停电记忆功能停电记忆功能 PLC PLC内部的内部的部分存储器部分存储器所使用的所使用的RAMRAM设置了停电保持器设置了停电保持器件（备用电池等）件（备用电池等），以，以保证断电保证断电后后这部分存储器中这部分存储器中的的信息信息能够长期保存。能够长期保存。 利用某些利用某些记忆指令记忆指令，可以对，可以对工作状态工作状态进行进行记忆记忆，以，以保保持持PLCPLC断电后断电后的的数据内容不变。数据内容不变。 PLCPLC电源恢复后，电源恢复后，可以在可以在原工作基